混凝土及砌體結(jié)構(gòu) 第11章 單層廠房結(jié)構(gòu)

1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第11章 單層廠房結(jié)構(gòu)概述 結(jié)構(gòu)組成 結(jié)構(gòu)布置 構(gòu)件選型與截面設(shè)計 橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析 柱的設(shè)計 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 橫向排架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析柱的設(shè)計 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計 主要內(nèi)容：重點：1.工業(yè)廠房 工業(yè)廠房由于生產(chǎn)性質(zhì)、工藝流程、機械設(shè)備和產(chǎn)品的不同，按層數(shù)分類，可分為：單層廠房多層廠房層數(shù)混合的廠房如精密儀表、電子、食品等工業(yè)如化學(xué)工業(yè)、熱電廠等如冶金或機械廠的煉鋼、軋鋼、鑄造、鍛壓、金工、裝配等車間，一般因設(shè)有大型機器或設(shè)備，產(chǎn)品較重且輪廓尺寸較大，故宜直接在地面上生產(chǎn)而設(shè)計成單層廠房 概述 32.單層廠房的建筑特點單層廠房的跨度大、高度大，承受的荷載大，因而構(gòu)件的內(nèi)力大，

2、截面尺寸大，用料多； 單層廠房是空曠型結(jié)構(gòu)，室內(nèi)幾乎無隔墻，僅在四周設(shè)置柱和墻。柱是承受屋蓋荷載、吊車荷載、風荷載以及地震作用的主要構(gòu)件； 單層廠房常承受動力荷載（如吊車荷載、動力機械設(shè)備荷載等），因此在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要考慮動荷載的影響； 單層廠房的基礎(chǔ)受力大，基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)作深入分析，以確定地基的承載能力和基礎(chǔ)埋置深度、形式與尺寸。 工業(yè)生產(chǎn)有采光、通風、保溫等功能需要。它使得廠房屋蓋上往往要設(shè)置天窗，廠房四周要有足夠采光面積的圍護墻。3.工程應(yīng)用廣泛用運于冶金、機械制造、電機制造、化工以及紡織工業(yè)等建筑。4.單層廠房的分類 （1）按承重結(jié)構(gòu)體系可分為：排架結(jié)構(gòu)和剛架結(jié)構(gòu) 2022/7/19

3、排架結(jié)構(gòu)柱與屋面梁或屋架為鉸接，與基礎(chǔ)剛接所組成 的平面結(jié)構(gòu)剛架結(jié)構(gòu) 柱與梁為剛接所組成的平面結(jié)構(gòu)?；旌辖Y(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 對無吊車或吊車噸位不超過5t、跨度在15m以內(nèi)、柱頂標高不超過8m且無特殊工藝要求的小型廠房，可采用混合結(jié)構(gòu) 對有重型吊車、跨度大于36m或有特殊工藝要求的大型廠房，可采用全鋼結(jié)構(gòu)或由鋼筋混凝土柱與鋼屋架組成的結(jié)構(gòu) （2）按主要承重材料可分為： 鋼結(jié)構(gòu) 除上述情況以外的單層廠房均可采用混凝土結(jié)構(gòu)。而且除特殊情況之外，一般均采用裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)典型工業(yè)廠房單層工業(yè)廠房外部單層工業(yè)廠房內(nèi)部單層工業(yè)廠房內(nèi)部單層工業(yè)廠房內(nèi)部單層工業(yè)廠房內(nèi)部單層工業(yè)廠房內(nèi)部單層工業(yè)廠房內(nèi)部單

4、層工業(yè)廠房內(nèi)部單層工業(yè)廠房鳥瞰單層工業(yè)廠房內(nèi)部單層工業(yè)廠房內(nèi)部多層工業(yè)廠房外部多層工業(yè)廠房外部多層工業(yè)廠房內(nèi)部多層工業(yè)廠房內(nèi)部多層工業(yè)廠房內(nèi)部單層裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)廠房單層廠房的結(jié)構(gòu)組成與結(jié)構(gòu)布置1 結(jié)構(gòu)組成 單層廠房的結(jié)構(gòu)組成與結(jié)構(gòu)布置單層裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)廠房屋蓋結(jié)構(gòu) 有檁體系 無檁體系 由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋蓋支撐組成，有時還包括有天窗架和托架等構(gòu)件 由小型屋面板、檁條、屋架及屋蓋支撐所組成橫向排架 結(jié) 構(gòu) 由橫梁、橫向柱列及其基礎(chǔ)所組成的平面骨架，是廠房的基本承重結(jié)構(gòu)。廠房承受的豎向荷載及橫向水平荷載主要通過橫向平面排架傳至基礎(chǔ)及地基縱向排架 結(jié) 構(gòu) 由連系梁、吊車

5、梁、縱向柱列、柱間支撐和基礎(chǔ)等構(gòu)件組成的縱向平面骨架。作用是保證廠房結(jié)構(gòu)的縱向穩(wěn)定性和剛度，承受吊車縱向水平荷載、縱向水平地震作用、溫度應(yīng)力以及作用在山墻及天窗架端壁并通過屋蓋結(jié)構(gòu)傳來的縱向風荷載等縱墻抗風柱圈 梁基礎(chǔ)梁橫墻圍護結(jié)構(gòu)承受廠房端橫墻（山墻）傳來的風荷載，并傳給屋蓋結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ) 這些構(gòu)件主要承受自重或墻重以及作用在墻面上的風荷載圍護結(jié)構(gòu) 單層廠房結(jié)構(gòu)中，縱向平面排架和橫向平面排架間主要通過屋蓋結(jié)構(gòu)和支撐體系相連接而形成空間結(jié)構(gòu)，各構(gòu)件及其作用為單層廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其作用 構(gòu)件名稱構(gòu)件作用備注屋蓋結(jié)構(gòu)屋面板承受屋面構(gòu)造層自重、屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載以及施工荷載等，并將它們傳給屋架（

6、屋面梁），具有覆蓋、圍護和傳遞荷載的作用支撐在屋架（屋面梁）或檁條上天溝板屋面排水并承受屋面積水及天溝板上的構(gòu)造層自重、施工荷載等，并將它們傳給屋架天窗架形成天窗以便于采光和通風，承受其上屋面板傳來的荷載及天窗上的風荷載等，并將它們傳給屋架托架當柱距比屋架間距大時，用以支撐屋架，并將荷載傳給柱構(gòu)件名稱構(gòu)件作用備注屋蓋結(jié)構(gòu)屋架或屋面梁與柱形成橫向排架結(jié)構(gòu)，承受屋蓋上的全部豎向荷載，并將它們傳給柱檁條支撐小型屋面板（或瓦材），承受屋面板傳來的荷載，并將它們傳給屋架有檁體系屋蓋中采用柱排架柱承受屋蓋結(jié)構(gòu)、吊車梁、外墻、柱間支撐等傳來的豎向和水平荷載，并將它們傳給基礎(chǔ)同時為橫向排架和縱向排架中的構(gòu)件抗

7、風柱承受山墻傳來的風荷載，并將它們傳給屋蓋結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)也是圍護結(jié)構(gòu)的一部分支撐體系屋蓋支撐加強屋蓋結(jié)構(gòu)空間剛度，保證屋架的穩(wěn)定，將風荷載傳給排架結(jié)構(gòu)柱間支撐加強廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性，承受并傳遞縱向水平荷載至排架柱或基礎(chǔ)構(gòu)件名稱構(gòu)件作用備注圍護結(jié)構(gòu)外縱墻山墻廠房的圍護構(gòu)件，承受風荷載及其自重連系梁連系縱向柱列，增強廠房的縱向剛度，并將風荷載傳遞給縱向柱列，同時還承受其上部墻體的重量圈梁加強廠房的整體剛度，防止由于地基不均勻沉降或較大振動荷載引起的不利影響過梁承受門窗洞口上部墻體的重量，并將它們傳給門窗兩側(cè)墻體基礎(chǔ)梁承受圍護墻體的重量，并將它們傳給基礎(chǔ)吊車梁承受吊車豎向和橫向或縱向水平荷載，并將它

8、們分別傳給橫向或縱向排架簡支在柱牛腿上基礎(chǔ)承受柱、基礎(chǔ)梁傳來的全部荷載，并將它們傳給地基工業(yè)設(shè)計要求 方案設(shè)計階段技術(shù)設(shè)計階段施工圖階段 確定柱網(wǎng)布置等平面問題 廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟 一個建設(shè)項目的設(shè)計，一般包括工藝設(shè)計、建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和設(shè)備設(shè)計（如水、暖、電等）等幾方面。就單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，可分為方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和施工圖繪制等三個階段。確定結(jié)構(gòu)形式、標高等剖面問題 選擇結(jié)構(gòu)構(gòu)件類型 確定結(jié)構(gòu)布置 確定結(jié)構(gòu)計算簡圖 荷載計算及排架內(nèi)力分析 結(jié)構(gòu)構(gòu)件（柱、基礎(chǔ)等）設(shè)計 結(jié)構(gòu)布置圖（屋面、柱、基礎(chǔ)等） 構(gòu)件布置與配筋圖 結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要工作 結(jié)構(gòu)布置 標準構(gòu)件選型 排架內(nèi)力分析柱和基礎(chǔ)配筋計

9、算繪制結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置圖繪制柱和基礎(chǔ)施工圖結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)布置平面與剖面布置 結(jié)構(gòu)平面的主要尺寸是由定位軸線表示的。定位軸線有縱向與橫向之分：與橫向平面排架平行的軸線，稱為橫向定位軸線，以、表示；與其垂直的軸線，稱為縱向定位軸線，以、表示?？v、橫向定位軸線在平面上有序排列所形成的網(wǎng)格稱之柱網(wǎng)， 柱網(wǎng)布置定位軸線 定位軸線之間的距離和主要構(gòu)件的標志尺寸相一致，且應(yīng)符合建筑模數(shù)。所謂標志尺寸就是構(gòu)件的實際尺寸加上兩端必要的構(gòu)造尺寸。 定位軸線布置的一般原則： 、處理定位軸線時，要有利于標準構(gòu)件的選用、構(gòu)造節(jié)點的簡化和施工方便等； 、凡是承重墻（或非承重墻）、柱，都要設(shè)置定位軸線，定位軸線之間的尺寸，要和主

10、要構(gòu)件的標志尺寸相一致，且符合建筑模數(shù)要求； 、定位軸線的具體位置，總是沿屋面板的接縫處、屋架的端部外側(cè)設(shè)置，或與屋架的側(cè)面中心重合。柱網(wǎng)布置 柱網(wǎng)布置的一般原則： 符合生產(chǎn)工藝和正常使用的要求；建筑和結(jié)構(gòu)經(jīng)濟合理；在廠房結(jié)構(gòu)形式和施工方法上具有先進性和合理性； 符合廠房建筑統(tǒng)一化基本規(guī)則；適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展和技術(shù)革新的要求。廠房柱網(wǎng)尺寸應(yīng)符合模數(shù)化的要求，廠房的跨度在18m和18m以下時，應(yīng)采用擴大模數(shù)30M數(shù)列，在18m以上時，應(yīng)采用擴大模數(shù)60M數(shù)列； 廠房的柱距應(yīng)采用擴大模數(shù)60M數(shù)列；廠房的山墻處抗風柱柱距宜采用擴大模數(shù)15M數(shù)列。柱網(wǎng)布置示意圖構(gòu)件的平面布置 單層廠房的結(jié)構(gòu)平面布置包括柱

11、網(wǎng)布置、吊車梁、圍護墻布置、屋架（屋面梁）、屋面板、天溝板布置；基礎(chǔ)及基礎(chǔ)梁布置等。剖面布置廠房的高度指室內(nèi)地面至柱頂（或下?lián)问轿菁芟孪业酌妫┑木嚯x。廠房的高度和軌頂標高是廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中的兩個重要參數(shù)。廠房跨度根據(jù)生產(chǎn)工藝要求確定，同時滿足廠房建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標準的要求，以便采用標準預(yù)制構(gòu)件。 e=750mm2022/7/19 吊車跨度，即吊車軌道中心線間的距離，由吊車規(guī)格表查得；e 吊車軌道中心線至縱向定位軸線間的距離，一般取750mm。B吊車橋架外邊緣至吊車軌道中心線的距離，一般在200400mm之間；C吊車橋架外邊緣至上柱內(nèi)邊緣的凈空寬度，當?shù)踯嚻鹬亓啃∮诨虻扔?0t時，C80mm；當?shù)踯嚻?/p>

12、重量大于75t時,C100mm；h1邊柱上柱內(nèi)邊緣或中柱邊緣至該柱縱向定位軸線之間的距離。支撐布置 在裝配式鋼筋混凝土單層工業(yè)廠房中，支撐雖非為主要承重構(gòu)件，但卻在聯(lián)系各承載構(gòu)件、形成空間整體、提高廠房結(jié)構(gòu)件剛度和穩(wěn)定性等方面起重要作用。 屋蓋支撐布置（1）上弦橫向水平支撐 屋蓋支撐包括上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐、縱向水平支撐、垂直支撐、縱向水平系桿、天窗架支撐等。設(shè)置在屋架上弦、下弦平面內(nèi)的水平支撐分別稱為屋架上弦、下弦橫向水平支撐。構(gòu)成：沿廠房跨度方向用交叉角鋼、直腹桿和屋架上弦桿構(gòu)成的水平桁架。 作用：保證屋架上弦的側(cè)向穩(wěn)定性；增強屋蓋的整體剛度；作為山墻抗風柱的頂端水平支座，承

13、受由山墻傳來的風荷載和其他縱向水平荷載，并傳至廠房縱向柱列。 屋蓋支撐布置（1）上弦橫向水平支撐布置：當屋蓋為有檁體系，或屋蓋為無檁體系，但屋面板與屋架的連接質(zhì)量不能保證且抗風柱與屋架上弦連接，每一伸縮縫區(qū)段端部第一或第二柱間布置；當設(shè)有天窗，且天窗通過廠房端部的第二柱間或通過伸縮縫，應(yīng)在第一或第二柱間的天窗范圍內(nèi)設(shè)置，并在天窗范圍內(nèi)沿縱向設(shè)置13道通長的受壓系桿，將天窗范圍內(nèi)各榀屋架與上弦橫向水平支撐連系起來。 上弦橫向水平支撐布置（2）下弦橫向水平支撐構(gòu)成：沿廠房跨度方向用交叉角鋼、直腹桿和屋架下弦桿構(gòu)成的水平桁架 。作用：將山墻風荷載及縱向水平荷載傳至縱向柱列；防止屋架下弦側(cè)向振動。 布

14、置：當屋架下弦設(shè)有懸掛吊車，或廠房內(nèi)有較大振動，或山墻風荷載通過抗風柱傳至屋架下弦，應(yīng)在每一伸縮縫區(qū)段兩端的第一或第二柱間設(shè)置，宜與上弦橫向水平支撐設(shè)置在同一柱間。下弦橫向水平支撐布置（3）縱向水平支撐構(gòu)成：由交叉角鋼、直桿和屋架下弦第一節(jié)間組成的縱向水平桁架 。作用：加強屋蓋結(jié)構(gòu)的橫向水平剛度；保證橫向水平荷載的縱向分布，加強廠房的空間工作；保證托架上弦的側(cè)向穩(wěn)定。 布置：當設(shè)有軟鉤橋式吊車且廠房高度大、吊車起重量較大，應(yīng)在屋架下弦端節(jié)間沿廠房縱向通長或局部設(shè)置一道；當已設(shè)有下弦橫向水平支撐時，為保證廠房空間剛度，應(yīng)盡可能與橫向水平支撐連接，以形成封閉的水平支撐系統(tǒng)。縱向水平支撐布置（4）垂

15、直支撐構(gòu)成：由角鋼桿件與屋架直腹桿組成的垂直桁架，形式為十字交叉形或W形。作用：保證屋架受荷后在平面外的穩(wěn)定；傳遞縱向水平力。 布置：應(yīng)與下弦橫向水平支撐布置在同一柱間內(nèi)。當廠房跨度小于18m且無天窗時，一般可不設(shè)垂直支撐和水平系桿；當廠房跨度1830m、屋架間距為6m、采用大型屋面板時，應(yīng)在每一伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二柱間，屋架跨中設(shè)置一道垂直支撐；當屋架跨度大于30m時，應(yīng)在每一伸縮縫區(qū)段端部的第一或第二柱間，屋架跨度1/3左右的節(jié)點處設(shè)置兩道垂直支撐。 垂直支撐和水平系桿布置圖（5）水平系桿構(gòu)成：分為上弦水平系桿和下弦水平系桿 。作用：上弦水平系桿是為保證屋架上弦或屋面梁受壓翼緣的側(cè)向

16、穩(wěn)定；下弦水平系桿是為防止在吊車或有其它水平振動時屋架下弦側(cè)向顫動。 布置：當屋蓋設(shè)置垂直支撐時，未設(shè)置垂直支撐的屋架間，在相應(yīng)于垂直支撐平面內(nèi)的屋架上弦和下弦節(jié)點處，設(shè)置通長的水平系桿。剛性系桿（壓桿）：凡設(shè)在屋架端部主要支承節(jié)點處和屋架上弦屋脊節(jié)點處的通長水平系桿，均應(yīng)采用剛性系桿；當屋架橫向水平支撐設(shè)在伸縮縫區(qū)段兩端的第二柱間內(nèi)時，第一柱間內(nèi)的水平系桿均應(yīng)采用剛性系桿。 柔性系桿（拉桿）：其余均可采用柔性系桿。 （6）天窗架支撐構(gòu)成：包括天窗架上弦橫向水平支撐、天窗架間的垂直支撐和水平系桿。作用：保證天窗架上弦的側(cè)向穩(wěn)定 ；將天窗端壁上的風荷載傳給屋架 。 布置：縱向位置（柱間） ：一般

17、天窗架上弦橫向水平支撐和垂直支撐均設(shè)置在天窗端部第一柱間內(nèi)。橫向位置（道） ：一般垂直支撐設(shè)置在天窗兩側(cè)。水平系桿 ：在未設(shè)置上弦橫向水平支撐的天窗架間設(shè)置；應(yīng)在上弦節(jié)點處設(shè)置柔性系桿；對有檁屋蓋體系，檁條可以代替柔性系桿。 天窗架支撐布置柱間支撐布置 構(gòu)成：由交叉鋼桿件組成，交叉傾角宜取45，支撐鋼構(gòu)件的截面尺寸需經(jīng)承載力和穩(wěn)定計算確定 。 柱間支撐是縱向平面排架中最主要的抗側(cè)力構(gòu)件。作用：提高廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性；將吊車縱向水平制動力、山墻及天窗端壁的風荷載、縱向水平地震作用等傳至基礎(chǔ)。柱間支撐作用示意圖分類：對于有吊車的廠房，按其位置可分為上柱柱間支撐和下柱柱間支撐。 上柱柱間支撐 ：

18、位于牛腿上部，并在柱頂設(shè)置通長的剛性系桿；承受作用在山墻及天窗壁端的風荷載，并保證廠房上部的縱向剛度。 下柱柱間支撐 ：位于牛腿下部；承受上部支撐傳來的內(nèi)力、吊車縱向制動力和縱向水平地震作用等，并將其傳至基礎(chǔ) 。 形式：十字交叉形；當柱間要通行或放置設(shè)備，或柱距較大而不宜采用交叉支撐時，可采用門架式支撐。 門架式柱間支撐布置：當設(shè)有A6A8的吊車，或A1A5的吊車起重量10t時或廠房跨度18m，或柱高8m時或廠房每列縱向柱總數(shù)7根時或設(shè)有3t以上的懸掛吊車時或露天吊車棧橋的柱列，應(yīng)設(shè)置柱間支撐。上柱柱間支撐設(shè)置：一般在伸縮縫區(qū)段兩端與屋蓋橫向水平支撐相對應(yīng)的柱間以及伸縮縫區(qū)段中央或臨近中央的柱

19、間 。 下柱柱間支撐設(shè)置：在伸縮縫區(qū)段中部與上柱柱間支撐相應(yīng)的位置 。 優(yōu)點：縱向水平荷載作用下傳力路線較短；廠房兩端的溫度伸縮變形較?。粡S房縱向構(gòu)件的伸縮受柱間支撐的約束較小，所引起的結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力也較小。圍護結(jié)構(gòu)布置 廠房的圍護結(jié)構(gòu)包括：屋面板、墻體、抗風柱、圈梁、連系梁、過梁、基礎(chǔ)梁等構(gòu)件。 抗風柱一般與基礎(chǔ)剛接，與屋架上弦鉸接；當屋架設(shè)有下弦橫向水平支撐時，也可與下弦鉸接或同時與上、下弦鉸接?？癸L柱與屋架之間一般采用豎向可以移動、水平方向又有較大剛度的彈簧板連接；如廠房沉降量較大時，宜采用槽形孔螺栓連接。（1）抗風柱 單層廠房的端墻（山墻），受風面積較大，一般須設(shè)置抗風柱，將山墻分成幾個

20、區(qū)格，以使墻面受到的風荷載，一部分直接傳給縱向柱列，另一部分則經(jīng)抗風柱上端通過屋蓋結(jié)構(gòu)傳給縱向柱列和經(jīng)抗風柱下端傳給基礎(chǔ)。 抗風柱與屋架上、下弦連接構(gòu)造（2）圈梁、連系梁、過梁和基礎(chǔ)梁 當用磚砌體作為廠房圍護墻時，一般要設(shè)置圈梁、連系梁、過梁和基礎(chǔ)梁。 圈梁的作用是將墻體同廠房柱箍在一起，以加強廠房的整體剛度，防止由于地基的不均勻沉降或較大振動荷載對廠房引起的不利影響。圈梁設(shè)在墻內(nèi)，并與柱用鋼筋拉接。圈梁不承受墻體重力，故柱上不設(shè)置支承圈梁的牛腿。圈梁的布置與墻體高度、對廠房的剛度要求及地基情況有關(guān)。一般單層廠房可參照下列原則布置： 對無橋式吊車的廠房，當磚墻厚h240mm，檐口標高5m-8m

21、時，應(yīng)在檐口附近布置一道圈梁；當檐口高大于8m時，宜適當增設(shè)圈梁。 對無橋式吊車的廠房，當砌塊或石砌墻體厚h240mm,檐口標高為4m-5m時，應(yīng)設(shè)置圈梁一道，檐口標高大于5m時，宜適當增設(shè)。 對有橋式吊車或較大振動設(shè)備的單層工業(yè)房屋，除在檐口或窗頂標高處設(shè)置圈梁外，尚宜在吊車梁標高處或其他適當位置增設(shè)。構(gòu)造要求 墻體的同一水平面上由現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)成封閉狀，并和柱中伸出的預(yù)埋拉筋連接,截面寬度宜與墻厚相同，當墻厚大于240mm時，其寬度不宜小于2/3墻厚； 截面高度不應(yīng)小于120mm； 梁中的縱向鋼筋不應(yīng)少于410，綁扎接頭的搭接長度按受拉鋼筋考慮，箍筋間距不應(yīng)大于300mm； 圈梁兼作過梁

22、時，過梁部分的鋼筋按計算另行增配。 連系梁除承受墻體荷載外，還具有連系縱向柱列、增強廠房的縱向剛度、傳遞縱向水平荷載的作用。 當墻體開有門窗洞口時，需設(shè)置鋼筋混凝土過梁，以支承洞口上部墻體的重量。 在進行圍護結(jié)構(gòu)布置時，應(yīng)盡可能地將圈梁、連系梁和過梁結(jié)合起來，使一種梁能兼作兩種或三種梁的作用，以簡化構(gòu)造，節(jié)約材料，方便施工。 在單層廠房中，一般采用基礎(chǔ)梁來承托圍護墻體的重量，并將其傳至柱基礎(chǔ)頂面，而不另做墻基礎(chǔ)，以使墻體和柱的沉降變形一致?；A(chǔ)梁與柱一般不連接（一級抗震等級的基礎(chǔ)梁頂面應(yīng)增設(shè)預(yù)埋件與柱連接），將基礎(chǔ)梁的兩端擱置在柱基礎(chǔ)杯口上，當柱基礎(chǔ)埋置較深時，則通過混凝土墊塊擱置在杯口上。施

23、工時，基礎(chǔ)梁支承處應(yīng)坐漿。變形縫的設(shè)置變形縫包括伸縮縫、沉降縫和防震縫三種。（1）伸縮縫為減小由于溫度變化所引起的應(yīng)力，可用溫度伸縮縫將廠房分成幾個溫度區(qū)段。伸縮縫將廠房從基礎(chǔ)頂面到屋面完全分開，并留出一定的縫隙，使上部結(jié)構(gòu)在氣溫變化時，水平方向可以自由地發(fā)生變形，從而減小溫度應(yīng)力。對于裝配式鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，當處于室內(nèi)或土中時，其伸縮縫的最大間距為100m；當處在露天時，其伸縮縫的最大間距為70m。對于下列情況，伸縮縫的最大間距還應(yīng)適當減小：（a）、如有充分依據(jù)或可靠措施；（b）、當屋面板上部無保溫或隔熱層時，伸縮縫間距可小于lOOm（c）、排架結(jié)構(gòu)的柱高（從基礎(chǔ)頂面算起）低于8m時；（d

24、）、位于氣候干燥地區(qū)，夏季炎熱且暴雨頻繁地區(qū)的結(jié)構(gòu)或經(jīng)常處于高溫作用下的結(jié)構(gòu)； （e）、伸縮縫間距尚應(yīng)考慮施工條件的影響。（a）采用雙排柱的縱向雙柱伸縮縫 （b）采用滾動鉸支座橫向伸縮縫（2）沉降縫當相鄰廠房高度相差懸殊（10m以上）、地基土的壓縮性有顯著差異、廠房結(jié)構(gòu)（或基礎(chǔ)）類型有明顯不同、廠房各部分的施工時間先后相差較長時，為避免由于地基不均勻沉降在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力使結(jié)構(gòu)破壞，應(yīng)設(shè)置沉降縫。沉降縫應(yīng)從屋頂至基礎(chǔ)完全分開，以使縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)發(fā)生不同沉降時互不影響，從而保證房屋的安全和使用功能。沉降縫的最小寬度不得小于50mm，沉降縫可兼做伸縮縫。（3）防震縫 防震縫是為了減輕廠房震害而采取的

25、措施之一。當廠房平面、立面復(fù)雜，結(jié)構(gòu)高度或剛度相差很大，以及在廠房側(cè)邊布置附屬用房（如生活間、變電所、爐子間等）時，應(yīng)設(shè)置防震縫。 防震縫應(yīng)將上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)都完全分開，防震縫的寬度在廠房縱橫跨交接處可采用100150mm，其它情況可采用5090mm。 地震區(qū)的廠房，其伸縮縫和沉降縫均應(yīng)符合防震縫的要求。主要構(gòu)件選型國家建筑標準設(shè)計圖集介紹 為加速工業(yè)建設(shè)步伐，提高設(shè)計標準化水平，縮短施工工期，在單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中，多選用標準、定型構(gòu)件。鋼筋混凝土單層廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括屋面板、天窗架(檁條)、支撐、屋架、吊車梁、墻板、連系梁、圈梁、基礎(chǔ)梁、柱、基礎(chǔ)等。 工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件標準圖集有三類:經(jīng)國家建設(shè)部

26、批準的全國通用標準圖集，適用于全國各地；經(jīng)某地區(qū)審定的通用圖集，適用于該地區(qū)；經(jīng)某設(shè)計院審定的定型圖集，適用于該設(shè)計院所設(shè)計的工程。下面以全國通用標準圖集為例，說明這類設(shè)計文件所包含的內(nèi)容，以及選用構(gòu)件時的注意事項。 全國通用標準圖集一般包括設(shè)計和施工說明、構(gòu)件選用表、結(jié)構(gòu)布置圖、連接大樣圖、模板圖、配筋圖、鋼筋節(jié)點圖、預(yù)埋件大樣圖，鋼筋及鋼材用量表等部分，它們均屬于結(jié)構(gòu)施工圖，因此，可作為施工的依據(jù)。 在選用構(gòu)件時，應(yīng)認真了解以上各部分內(nèi)容。尤其要仔細閱讀“設(shè)計和施工說明”和“構(gòu)件選用表”兩部分，對其中適用范圍和施工要求更要予以重視。 當所設(shè)計的構(gòu)件完全符合標準圖集中所列的各項要求時，便可直

27、接選用標準圖集中的某個型號的構(gòu)件 “設(shè)計和施工說明”部分，包括本類構(gòu)件的適用范圍；設(shè)計 依據(jù)、選用方法、設(shè)計計算原則、所用材料、施工制作及安裝要求等。 “構(gòu)件選用表”是選用構(gòu)件的主要依據(jù)。在選用時只要滿足允許外加荷載組合設(shè)計值的要求，就能選用合適的構(gòu)件。 “結(jié)構(gòu)布置圖”、“連接大樣圖”是和本類構(gòu)件配套的相應(yīng)圖紙 “模扳圖”表示構(gòu)件總體尺寸、截面尺寸、預(yù)埋件等細部尺寸。主要供支模時應(yīng)用。 “配筋圖”表示構(gòu)件的配筋情況和節(jié)點配筋大樣。主要供鋼筋工成型和綁扎鋼筋時應(yīng)用。 “預(yù)埋件詳圖”表示構(gòu)件中各種預(yù)埋件的尺寸和做法。 “鋼筋及鋼材用量表”表示構(gòu)件中各種鋼筋和鋼材的形狀、尺寸、數(shù)量、總用量、總重量等

28、。主要供鋼筋成型、鋼材加工和編制施工預(yù)算時應(yīng)用。 單層廠房結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件有屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件、支撐、吊車梁、墻板、連系梁、基礎(chǔ)梁、柱和基礎(chǔ)等。無檁體系屋蓋常采用預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板，常用的尺寸為1.5m6.0m，為配合屋架尺寸，還有3m6.0m，它適用于保溫或不保溫卷材防水屋面，屋面坡度不應(yīng)大于1/5。無檁體系屋蓋還可采用預(yù)應(yīng)力F形屋面板，用于自防水非卷材屋面，以及預(yù)應(yīng)力自防水保溫屋面板、鋼筋加氣混凝土板等。（1）屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)件 有檁體系屋蓋常采用預(yù)應(yīng)力混凝土槽瓦、波形大瓦等小型屋面板，常用的尺寸為1.0m（1.74.0）m 。屋面板:屋面板類型表 檁條：檁條擱在屋架或屋面梁上，起著支承小型屋面板并

29、將屋面荷載傳給屋架的作用。它與屋架間用預(yù)埋鋼板焊接，并與屋蓋支撐一起保證屋蓋結(jié)構(gòu)的整體剛度和穩(wěn)定性。常用檁條類型表 屋架（屋面梁）的選型 屋架（屋面梁）是廠房屋蓋的主要構(gòu)件，它的主要作用是：作為排架結(jié)構(gòu)的橫梁，傳遞水平方向的拉力或壓力；將屋蓋荷載傳遞至排架柱；與屋蓋及支撐系統(tǒng)組成組成空間整體結(jié)構(gòu)，對于保證廠房空間剛度具有重要的作用。設(shè)計時，首先確定屋架的形式，然后根據(jù)具體的設(shè)計條件從屋架標準圖集中選用合適的屋架。 屋面梁和屋架：按型式可分為屋面梁、兩鉸（或三鉸）拱屋架和桁架式屋架三大類。屋面梁：屋面梁的外形有單坡和雙坡兩種。兩鉸（或三鉸）拱屋架 ：兩鉸拱的支座節(jié)點為鉸接，頂節(jié)點為剛接；三鉸拱的

30、支座節(jié)點和頂節(jié)點均為鉸接。兩鉸拱的上弦為鋼筋混凝土構(gòu)件，三鉸拱的上弦可用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。 兩鉸（或三鉸）拱屋架 常用屋架類型表 天窗架和托架 ：天窗架：天窗架的作用是形成天窗以便采光和通風，同時承受屋面板傳來的豎向荷載和作用在天窗上的水平荷載，并將它們傳給屋架。托架：作用支撐中間屋面梁/屋架，柱距大于屋面板/檁條寬度。一般為12m跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土三角形或折線形構(gòu)件，上弦為鋼筋混凝土壓桿，下弦為預(yù)應(yīng)力混凝土拉桿 。 （2）吊車梁：吊車梁除直接承受吊車起重、運行和制動時產(chǎn)生的各種往復(fù)移動荷載外，它還具有將廠房的縱向荷載傳遞至縱向柱列、加強廠房縱向剛度等作用。吊車梁的類型 吊車梁一般

31、根據(jù)吊車的起重量、工作級別、臺數(shù)、廠房的跨度和柱距等因素選用。常用吊車梁類型表 2 柱 （1）柱的形式：主要有排架柱和抗風柱兩類。 鋼筋混凝土排架柱一般由上柱、下柱和牛腿組成，其結(jié)構(gòu)型式可概括為單肢柱和雙肢柱兩類。上柱一般為矩形截面或環(huán)形截面；下柱的截面形式較多，根據(jù)其截面形式可分為矩形截面柱、I形柱、雙肢柱和管柱等幾類。 柱的形式抗風柱一般由上柱和下柱組成，無牛腿，上柱為矩形截面，下柱一般為 I形截面。 （2）柱的截面尺寸： 柱的截面尺寸除應(yīng)滿足承載力的要求外，還應(yīng)保證具有足夠的剛度，以免廠房變形過大，造成吊車輪與軌道過早磨損，影響吊車的正常運行，或?qū)е聣w和屋蓋產(chǎn)生裂縫，影響廠房的正常使用

32、。 柱的截面尺寸除了考慮吊車起重量和柱的類型兩個因素外，還應(yīng)考慮廠房跨數(shù)和高度、柱的型式、圍護結(jié)構(gòu)的材料和構(gòu)造、施工和吊裝等。 6m柱距單層工業(yè)廠房矩形、I截面柱截面尺寸限制 項次 柱 的 類 型 截 面 尺 寸 寬度b 高度h Q10t 10tQ30t 30tQ50t 1 有吊車廠房下柱 Hl/25 Hl/14 Hl /12 Hl /10 2 露天吊車柱 Hl /25 Hl /10 Hl /8 Hl /7 3 單跨無吊車廠房 H/30 1.5 H/25 4 多跨無吊車廠房 H/30 1.25 H/25 5 山墻柱(僅承受風荷載及自重) Hb/40 H1/25 6 山墻柱(同時承受由連系梁傳來

33、的墻重) Hb/30 H1/25 注：Hl下柱高度（算至基礎(chǔ)頂面）； H 柱全高； Hb 山墻抗風柱從基礎(chǔ)頂面至柱平面外（柱寬方向）支撐點的高度 廠房柱截面形式和尺寸參考（中級工作制） 吊車 起重 量(t) 軌頂 高度 (m) 6m柱距（邊柱） 6m柱距（中柱） 上柱(mm) 下柱(mm) 上柱(mm) 下柱(mm) 5 68 400400 I 400600100 400400 I 400600100 10 8 10 400400 400400 I 400700100 I 400800150 400600 400600 I 400800150 I 400800150 1520 8 10 12

34、400400 400400 400400 I 400800150 I 400900150 I5001000200 400600 400600 500600 I 400800150 I4001000150 I5001200200 注：矩形截面bh（寬度高度） II形截面bhhf（hf為翼緣高度）3 基礎(chǔ) 單層廠房的柱下基礎(chǔ)一般采用獨立基礎(chǔ)（也稱擴展基礎(chǔ)）。按施工方法可分為預(yù)制柱下獨立基礎(chǔ)和現(xiàn)澆柱下獨立基礎(chǔ)兩種。對裝配式鋼筋混凝土單層廠房排架結(jié)構(gòu)，常見的獨立基礎(chǔ)形式主要有杯形基礎(chǔ)、高杯基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)等。 基礎(chǔ)底面尺寸根據(jù)基底反力和地基承載力由計算確定。基礎(chǔ)高度和外形尺寸可根據(jù)工程經(jīng)驗確定。排架結(jié)構(gòu)的

35、內(nèi)力分析與組合 計算目的：獲得排架柱在各種荷載作用下控制截面的最不利內(nèi)力，作為設(shè)計柱和基礎(chǔ)的依據(jù)。 計算內(nèi)容：確定計算簡圖、荷載計算、內(nèi)力分和內(nèi)力組合。 單層工業(yè)廠房是由縱橫向排架組成的空間結(jié)構(gòu)。為方便，可簡化為縱、橫向平面排架分別進行分析。除進行抗震和溫度應(yīng)力分析，縱向排架一般不計算。1. 計算單元 按平面結(jié)構(gòu)計算，根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和受力狀況，選取最有代表性的計算單元。 計算單元的選取基本假定和計算簡圖 ：為了簡化計算，對于鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)通常作如下假定：柱下端與基礎(chǔ)頂面為剛接；柱頂與排架橫梁（屋架或屋面梁）為鉸接；橫梁（即屋架或屋面梁）為軸向剛度很大的剛性連桿；排架柱的高度由固定端算至柱頂鉸

36、接處；排架的跨度以廠房的軸線為準。 根據(jù)上述假定，可得到橫向排架的計算簡圖。2 排架結(jié)構(gòu)上的荷載 作用在橫向排架結(jié)構(gòu)上的荷載有恒載、屋面活荷載、雪荷載、積灰荷載、吊車荷載和風荷載等，除吊車荷載外，其它荷載均取自計算單元范圍內(nèi)。 （1）恒載 ：屋蓋自重G1 ：屋蓋自重包括屋架或屋面梁、屋面板、天溝板、天窗架、屋面構(gòu)造層以及屋蓋支撐等重力荷載。懸墻自重G5 ：當設(shè)有連系梁支承圍護墻體時，排架柱承受著計算單元范圍內(nèi)連系梁、墻體和窗等重力荷載。吊車梁和軌道及連接件自重G4 。柱自重G2（G3） ：屋蓋自重G1M1= G1 e1M1= G1 e2以集中力的形式作用于柱頂。采用屋架時，G1的作用線通過屋架

37、上、下弦中心線的交點；采用屋面梁時，G1的作用線通過梁端支承墊板的中心線計算簡圖計算簡圖 （2）柱自重G2和G3 數(shù)值計算：按上、下柱的的截面尺寸和高度（下柱 包括牛腿）計算。G2和G3分別作用于上、下柱底部截面中心線處，G2對下柱截面中心線有 e2（3）吊車梁與軌道聯(lián)結(jié)等自重G4計算簡圖沿吊車梁的中線作用于牛腿頂面，對下柱截面中心線有偏心距e4考慮G1 、G2、G3、G4共同作用時M2= M1+ M2M3 （2）屋面活荷載 ：包括屋面均布活荷載、屋面雪荷載和屋面積灰荷載三部分。其荷載分項系數(shù)均為1.4。屋面均布活荷載 ：屋面水平投影面上的屋面均布活荷載標準值，按下列情況?。翰簧先说奈菝鏋?.

38、5kN/m2；上人的屋面為2.0kN/m2。屋面雪荷載 ：屋面水平投影面上的雪荷載標準值 (kN/m2) 式中: 為基本雪壓 (kN/m2)； 為屋面積雪分布系數(shù)。屋面積灰荷載 ：對設(shè)計生產(chǎn)中有大量排灰的廠房及其臨近建筑時，應(yīng)考慮屋面積灰荷載的影響。注：屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮，取兩者中的較大值；當有屋面積灰荷載時，積灰荷載應(yīng)與雪荷載或不上人的屋面均布活荷載兩者中的較大值同時考慮。3. 風荷載 風荷載的計算2022/7/19風荷載標準值： 其中，風荷載標準值，單位為基本風壓，單位為 。風壓高度變化系數(shù)。風荷載體型系數(shù)高度 處的風振系數(shù)。2022/7/19 墻面上均布風荷載： 柱頂水平集

39、中荷載： 風壓高度變化系數(shù)Z 離地面或海平面的高度 （m）地面粗糙度類別ABCD5 10 15 20 30 401.17 1.38 1.52 1.63 1.80 1.921.00 1.00 1.14 1.25 1.42 1.560.74 0.74 0.74 0.84 1.00 1.130.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.73注：超過40m詳見荷載規(guī)范。 （3）吊車荷載 ：按主要承重結(jié)構(gòu)分：單梁式和橋式，常用橋式吊車按吊鉤的種類分： 軟鉤和硬鉤，一般采用軟鉤吊車按動力來源分： 手動和電動，多采用電動吊車按運行頻繁程度分：輕級工作制運行時間不超過 全部生產(chǎn)時間15%，如檢修設(shè)備的

40、吊車 重級工作制運行時間超過全部生產(chǎn)時間 40%的，如軋鋼廠吊車 中級工作制介于輕級和重級工作制之間，使用最多的吊車 吊車起重量Q的表示：如20/5t，表明吊車主鉤額定起重量為20t，副鉤額定起重量為5t。吊車的分類 吊車荷載示意圖吊車豎向荷載 ： 和 的標準值按下式計算式中 、 表示第 臺吊車的最大輪壓和最小輪壓； 與吊車輪壓相對應(yīng)支座反力影響線的豎向坐標值。 當計算吊車梁及其連接的強度時，吊車豎向荷載應(yīng)乘以動力系數(shù)。注：計算排架考慮多臺吊車豎向荷載時，對單跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數(shù)不宜多于2臺；對多跨廠房的每個排架，不宜多于4臺。 當單跨廠房中設(shè)有相同的兩臺吊車Dmax=Pmax

41、yi Dmin=Pminyi=吊車橫向水平荷載 ：吊車總的橫向水平荷載可按下式取值：式中 吊車的額定起重量； 小車重量； 重力加速度； 橫向水平荷載系數(shù)。 對于一般四輪橋式吊車，大車每一輪子傳遞給吊車梁的橫向水平制動力 為： 式中 為第 個大車輪子的橫向水平制動力。注：考慮多臺吊車水平荷載時，對單跨或多跨廠房的每個排架，參與組合的吊車臺數(shù)不應(yīng)多于2臺。Tmax可利用計算吊車豎向荷載Dmax方法求得 考慮小車往返運行，吊車橫向水平荷載作用下的計算簡圖吊車縱向水平荷載： 吊車縱向水平荷載標準值T0，按作用在一邊軌道上所有剎車輪的最大輪壓之和的10%采用，即式中，n為施加在一邊軌道上所有剎車輪數(shù)之和

42、，對于一般的四輪吊車，n=1。注：無論單跨或多跨廠房，在計算吊車縱向水平荷載時，一側(cè)的整個縱向排架上最多只能考慮2臺吊車。 吊車荷載作用下的計算簡圖 多臺吊車荷載折減系數(shù) 參與組合的吊車臺數(shù)吊車工作級別A1A5（中級）A6A8（重級）2 3 40.9 0.85 0.80.95 0.90 0.85荷載傳遞總體傳遞路徑傳遞豎向荷載傳遞圖橫向排架是主要的承重結(jié)構(gòu)，屋架、排架柱和基礎(chǔ)是主要的承重構(gòu)件。橫向水平荷載傳遞圖 縱向水平荷載傳圖 單層工業(yè)廠房的橫向排架可分為兩種類型：等高排架和不等高排架。如果排架各柱頂標高相同，或柱頂標高不同時，由傾斜橫梁貫通聯(lián)結(jié)，當排架發(fā)生水平位移時，各柱頂位移相同，這類排

43、架稱為等高排架；若柱頂位移不相同，則稱為不等高排架。排架內(nèi)力計算等高排架采用剪力分配法計算內(nèi)力1/ 等高排架的內(nèi)力計算： 由結(jié)構(gòu)力學(xué)知，當單位力作用于單階懸臂柱頂時，柱頂水平位移為： 因此要使柱頂產(chǎn)生單位水平位移，則需在柱頂施加1/的水平力。顯然，若材料相同，柱的剛度越大，需要施加的水平力越大?？梢?/反映了柱抵抗側(cè)移的能力，稱為“側(cè)移剛度”。等高排架內(nèi)力分析1. 柱頂水平集中力作用下等高排架的內(nèi)力分析 排架的內(nèi)力分析方法與排架的形式及荷載的作用方式有關(guān)，可采用力法和位移法進行分析。 柱頂作用的水平力與各柱頂?shù)乃郊袅ζ胶?橫梁軸向剛度無窮大，各柱頂?shù)奈灰葡嗟?各柱的柱頂剪力和柱頂位置的關(guān)系

44、利用解超靜定結(jié)構(gòu)的三個條件：平衡條件、變形條件和物理條件求解柱頂剪力。 解聯(lián)立方程求得各柱柱頂剪力式中 為第i根柱的剪力分配系數(shù)： 在柱頂集中力作用下，可直接用剪力分配法求解。當排架結(jié)構(gòu)柱頂作用水平集中力F時，各柱的剪力按其抗剪剛度與各柱抗剪剛度總和的比例關(guān)系進行分配。注：剪力分配系數(shù)必滿足 。 各柱的柱頂剪力Vi僅與F的大小有關(guān)，而與其作用在排架左側(cè)或右側(cè)柱頂處位置無關(guān)，但F的作用位置對橫梁內(nèi)力有影響。2. 任意荷載作用下等高排架的內(nèi)力分析 任意荷載作用下等高排架的內(nèi)力分析 不能直接應(yīng)用剪力法，但通過柱頂加鉸支連桿可以通過轉(zhuǎn)換用剪力分配法求解。分四步走： 在排架柱頂附加一個不動鉸支座，限制其

45、水平側(cè)移； 疊加上述計算結(jié)果，可得到排架在任意荷載作用下的 柱頂剪力，至此，排架各柱的內(nèi)力即可求解。 此時排架變?yōu)槎喔淮纬o定柱，利用柱頂反力系數(shù) 可求得各柱頂反力Ri及相應(yīng)的柱端剪力，則柱頂假想 的不動鉸支座反力為 ; 撤除不動鉸支座，將R反向加于排架柱頂，用剪 力分配法將其分配給各柱，求得柱頂分為 ;2.5.4 不等高排架內(nèi)力分析 一般采用力法求解。將橫梁切開，以橫梁軸力作為基本未知量，以切口處變形為零的條件建立聯(lián)立方程求解。當橫梁內(nèi)力求出后，各柱為靜定柱，即可求得在各自荷載下的柱內(nèi)力。當為兩跨不等高排架時，聯(lián)立方程為： 單位力產(chǎn)生的位移，由單位力圖圖乘求得。荷載位移，由單位力圖乘以荷載

46、圖得。 不等高排架內(nèi)力分析考慮廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析 （1）廠房整體空間作用的概念 當各榀排架柱頂均受有水平集中力R，且廠房兩端無山墻時每一榀排架都相當于一個獨立的平面排架。當各榀排架柱頂均受有水平集中力R，但廠房兩端有山墻時，山墻則通過屋蓋等縱向聯(lián)系構(gòu)件對其它各榀排架有不同程度的約束作用，使各榀排架柱頂水平位移呈曲線分布，且 ?？紤]廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析 （1）廠房整體空間作用的概念 當僅其中一榀排架柱頂作用水平集中力R，且廠房兩端無山墻時，則直接受荷排架通過屋蓋等縱向聯(lián)系構(gòu)件，受到非直接受荷排架的約束，使其柱頂?shù)乃轿灰茰p小，即 。當僅其中一榀排架柱頂作用水平集中力R，但廠

47、房兩端有山墻時，則直接受荷載排架受到非受荷排架和山墻兩種約束，故各榀排架的柱頂水平位移將更小，即 。 當結(jié)構(gòu)布置或荷載分布不均勻時，由于屋蓋等縱向聯(lián)系構(gòu)件將各榀排架或山墻聯(lián)系在一起，故各榀排架或山墻的受力及變形都不是單獨的，而是相互制約。這種排架與排架，排架與山墻之間的相互制約作用，稱為廠房的整體空間作用。 （2）吊車荷載作用下考慮廠房整體空間作用的排架內(nèi)力分析 根據(jù)試驗資料及理論分析，給出了吊車荷載作用下單層單跨的空間工作分配系數(shù)。廠房空間工作示意圖廠 房 情 況吊車起重量（t）廠房長度（m）6060有檁屋蓋兩端無山墻或一端有山墻300.900.85兩端有山墻300.85無檁屋蓋兩端無山墻或

48、一端有山墻75 廠房跨度（m）1227271227270.900.850.850.80兩端有山墻750.80單跨廠房空間作用分配系數(shù)排架荷載組合和內(nèi)力組合 按前述排架內(nèi)力計算方法，可以分別求出排架柱在各種作用下所產(chǎn)生的內(nèi)力（M、N、V），但對排架柱的某一截面而言，在恒荷載及哪幾種活荷載的作用下才產(chǎn)生最不利的內(nèi)力？然后根據(jù)這個最不利內(nèi)力來進行柱截面的配筋計算，這是排架的內(nèi)力組合和荷載組合所需解決的問題。 1、控制截面 控制截面是指對柱的配筋和基礎(chǔ)設(shè)計起控制作用的截面。 當柱高度較大時，下柱中間某截面也可能為控制截面。當柱上作用有較大的集中荷載（如懸墻重量等）時，可根據(jù)其內(nèi)力大小還需將集中荷載作用

49、處的截面作為控制截面。 柱的控制截面 （2）荷載效應(yīng)組合 對于一般排架結(jié)構(gòu)，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值S應(yīng)從下列組合值中取最不利值確定：由可變荷載效應(yīng)控制的組合 由永久荷載效應(yīng)控制的組合 根據(jù)以上原則，荷載組合可有: 永久荷載+0.9(屋面活荷載+吊車荷載+風荷載)； 永久荷載+0.9(吊車荷載+風荷載)； 永久荷載+0.9(屋面活荷載+風荷載)； 永久荷載+風荷載。 永久荷載+吊車荷載。 3.內(nèi)力組合的項目 單層廠房的排架柱為偏心受壓構(gòu)件。一般采用對稱配筋。對于矩形、工字形截面柱的每一個控制截面，可考慮以下四項不利內(nèi)力組合： +Mmax與相應(yīng)的N、V； -Mmax與相應(yīng)的N、V； Nmax與相應(yīng)的

50、可能最大M； Nmin與相應(yīng)的可能最大M。 上述四項內(nèi)力組合中，前兩項和第四項可能為大偏心受壓情況，第三項可能發(fā)生小偏心受壓情況。按此四項進行組合，一般可滿足結(jié)構(gòu)可靠度要求。彎矩、軸力和配筋關(guān)系圖在上述4種組合中，對柱底截面必須組合相應(yīng)的剪力V值，以供基礎(chǔ)設(shè)計的需要。 4. 內(nèi)力組合注意事項 無論什么情況，恒載必須參加組合； 目的在于得到最大內(nèi)力，其他為最大內(nèi)力的對應(yīng)值； Dmax作用在A柱， 和Dmax作用在B柱不可能同時出現(xiàn)，所以不可能在同一組組合中出現(xiàn)； Tmax參加組合時，必有垂直荷載項D(Dmax或Dmin)，而垂直荷載參加組合時，不一定有Tmax項(未必剎車)； 風荷載，左風、右風

51、不同時存在，故不同時參加組合； 求Nmin時，N = 0的風荷載應(yīng)參加組合。 當以Nmax或Nmin組合目標時，應(yīng)使用相應(yīng)的M盡可能地大。 柱的設(shè)計截面設(shè)計1. 截面配筋計算 柱的設(shè)計包括柱的形式的選擇、確定截面尺寸、配筋計算、吊裝驗算、牛腿設(shè)計等。柱按偏心受壓構(gòu)件計算配筋：斜截面正截面大偏心小偏心對稱配筋非對稱配筋對于大偏心受壓，M接近，N小不利；對于小偏心受壓，M接近，N大不利；無論什么情況，N接近， M大小不利。對稱配筋時，取|Mmax|及相應(yīng)的N；Nmax及相應(yīng)的M；Nmin及相應(yīng)的M。內(nèi)力組合的取舍：因為柱的剪力較小，抗剪強度能滿足要求，一般矩形、I形截面柱可不進行抗剪計算。截面配筋

52、計算和構(gòu)造要求，詳見第六章。 在對柱進行受壓承載力計算或驗算時，柱的偏心距增大系數(shù)或穩(wěn)定系數(shù)與柱的計算長度有關(guān)。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范根據(jù)單層廠房的實際支承及受力特點，結(jié)合工程經(jīng)驗所給出的計算長度 。 剛性屋蓋單層廠房排架柱、露天吊車柱和棧橋柱的計算長度柱的類型排 架 方 向垂直排架方向有柱間支撐無柱間撐無吊車廠房柱單 跨1.5H1.0H1.2H兩跨及多跨1.25H1.0H1.2H有吊車廠房柱上 柱2.0Hu1.25Hu1.5Hu下 柱1.0Hl0.8Hl1.0Hl露天吊車柱和棧橋柱2.0Hl1.0Hl二、柱的吊裝驗算 鋼筋混凝土預(yù)制排架柱在運輸和吊裝時的受力狀態(tài)與使用時不同，需進行吊裝時的承載力

53、和裂縫寬度驗算。 柱在其自重作用下為受彎構(gòu)件，其計算簡圖和彎矩圖如圖所示，一般取上柱柱底、牛腿根部和下柱跨中三個控制截面。 柱的吊裝方式及簡圖 柱在吊裝時，可以采用平吊或翻身吊，為便于施工應(yīng)盡量采用平吊。但當采用平吊需較多地增加柱的配筋時，應(yīng)考慮采用翻身吊。由于翻身吊時截面的受力方向與使用階段相同，一般不必驗算。當采用平吊時，其吊點一般設(shè)在牛腿下緣處，其荷載應(yīng)考慮吊裝時的動力效應(yīng)，將自重乘以動力系數(shù)1.5。 排架柱在吊裝階段的受力與使用階段不同，其吊點一般位于牛腿下邊緣，荷載是柱自重，力學(xué)簡圖類似于外伸梁，而且此時混凝土強度通常還未達到設(shè)計要求，因而需進行施工階段柱的承載力和裂縫寬度驗算。驗算

54、時柱自重應(yīng)考慮施工時振動的影響乘以動力系數(shù)1.5，混凝土強度等級一般按設(shè)計規(guī)定值的70%考慮，但安全等級可比使用階段低一級。 吊裝采用一點吊時，吊點設(shè)在牛腿的根部，吊車 驗算的控制截面有上柱柱底、牛腿根部和下柱跨 中三個控制截面。吊裝方法有平吊和翻身吊兩種；吊裝時，柱自重的分項系數(shù)取1.2；應(yīng)考慮動力系 數(shù)1.5；結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)取0.9。應(yīng)注意不同的起吊方法，柱的受力狀態(tài)不同，截 面尺寸和可利用鋼筋的數(shù)量不同。吊裝時通過限制鋼筋應(yīng)力來限制裂縫寬度。（2）構(gòu)造要求 柱的混凝土強度等級不宜低于C20，縱向受力鋼筋直徑d不宜小于12mm，全部縱向鋼筋的配筋率不宜超過5% 。 柱內(nèi)縱向鋼筋的凈距不應(yīng)

55、小于50mm；對水平澆筑的預(yù)制柱，其上部縱向鋼筋的最小凈間距不應(yīng)小于30mm和1.5d(為鋼筋的最大直徑)，下部縱向鋼筋的最小凈間距不應(yīng)小于25mm和d。 偏心受壓柱中垂直于彎矩作用平面的縱向受力鋼筋以及軸心受壓柱中各邊的縱向受力鋼筋，其中距不宜大于300mm。受力縱筋：直徑 d12mm, 當h600mm時,d1016mm，全部縱向配筋率不宜超過 5%。箍筋：直徑 d6 mm, 間距400 mm,且 柱寬b;當h600 mm、d1016 mm時，箍筋應(yīng)為封閉式。、縱向受力鋼筋直徑d不宜小于12mm，通常在1232mm范圍內(nèi)選 用?？v向受力筋要求放置在彎矩作用方向的兩邊。、伸入根部的牛腿縱向受力

56、筋的下彎位置，不應(yīng)與上、下柱的縱 向受力筋相重合。、柱內(nèi)箍筋應(yīng)為封閉式。箍筋間距不應(yīng)大于400mm，且不應(yīng)大于 構(gòu)件截面的短邊尺寸；箍筋直徑不應(yīng)小于d4，且不應(yīng)小于 6mm，d為縱向鋼筋的最大直徑。、當柱的截面高度h600mm時，在側(cè)面應(yīng)設(shè)置10 16的縱 向構(gòu)造鋼筋，并相應(yīng)地設(shè)置附加箍筋，縱向構(gòu)造筋間距不大于 500mm。、柱與外縱墻用預(yù)留拉筋連接。預(yù)留拉筋均采用6，沿柱高每 500mm設(shè)置一根。2 牛腿設(shè)計 在廠房結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土柱中，常在其支承屋架、托架、吊車梁和連系梁等構(gòu)件的部位，設(shè)置從柱側(cè)面伸出的短懸臂，稱為牛腿。 牛腿按承受的豎向力作用點至牛腿根部柱邊緣水平距離的不同分為兩類： 時為

57、長牛腿，按懸臂梁進行設(shè)計； 時為短牛腿 ，是一個變截面短懸臂深梁。2 牛腿設(shè)計 牛腿類別 （1）牛腿的受力特點及破壞形態(tài) 試驗研究表明，從加載至破壞，牛腿大體經(jīng)歷彈性、裂縫出現(xiàn)與開展和最后破壞三個階段。 彈性階段 ：通過 環(huán)氧樹脂牛腿模型的光彈試驗，得到了主應(yīng)力跡線。牛腿的應(yīng)力狀態(tài)裂縫出現(xiàn)與開展階段 ： 試驗表明，當荷載達到極限荷載的20%40%時，由于上柱根部與牛腿交界處的主拉應(yīng)力集中現(xiàn)象，在該處首先出現(xiàn)自上而下的豎向裂縫，裂縫細小且開展較慢，對牛腿的受力性能影響不大； 當荷載達到極限荷載的40%60%時，在加載墊板內(nèi)側(cè)附近出現(xiàn)一條斜裂縫，其方向大體與主壓應(yīng)力軌跡線平行。 破壞階段 ：隨a/

58、h0值的不同，牛腿主要有以下幾種破壞形態(tài)： 剪切破壞 斜壓破壞 牛腿的破壞形態(tài) 彎壓破壞剪切破壞 當a /h00.1時，牛腿與下柱的交接面上出現(xiàn)一系列短而細的斜裂縫，最后牛腿沿此裂縫從柱上切下而破壞。斜壓破壞 當a /h0=0.10.75時，隨著荷載增加，整個壓桿范圍內(nèi)出現(xiàn)大量短小斜裂縫，最終形成一條通長斜裂縫而破壞，此時受拉鋼筋達到屈服強度。彎壓破壞 當1a /h00.75時，且縱向鋼筋配筋率較低時，隨著荷載增加縱向鋼筋應(yīng)力不斷增加最終受拉鋼筋屈服，牛腿下部與柱相交的受壓區(qū)砼壓碎。（2）牛腿截面尺寸的確定 牛腿的截面寬度與柱寬相同。 牛腿截面尺寸通常以不出現(xiàn)斜裂縫作為控制條件。設(shè)計時以下列經(jīng)

59、驗公式作為抗裂控制條件來確定牛腿的截面尺寸： 式中Fvk、Fhk分別為作用于牛腿頂部按荷載效應(yīng)標準組合計算的豎向力和水平拉力值； b牛腿寬度； h0牛腿與下柱交接處的垂直截面有效高度。 裂縫控制系數(shù)； a豎向力的作用點至下柱邊緣的水平距離。 牛腿尺寸及配筋 為了防止牛腿頂面加載墊板下混凝土的局部受壓破壞，墊板下的局部壓應(yīng)力應(yīng)滿足式中：A為局部受壓面積；fc為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值。（3）縱向受力鋼筋計算與構(gòu)造 計算簡圖：試驗研究表明，牛腿在豎向力和水平拉力作用下，其受力特征可以用由牛腿頂部水平縱向受力鋼筋為拉桿和牛腿內(nèi)的斜向受壓混凝土為壓桿組成的三角桁架模型來描述。 牛腿的計算簡圖 縱向受力

60、鋼筋計算 ：在豎向力設(shè)計值Fv和水平拉力設(shè)計值Fh共同作用下，通過對 A 點取力矩平衡可得：近似取 ， ，則由上式可得縱向受力鋼筋總截面面積As為式中 Fv、Fh分別為作用在牛腿頂部的豎向力設(shè)計值和水平拉力設(shè)計值； a意義同前，當aa/6 時，用下式計算pmax:式中 k合力作用點至基礎(chǔ)底面最大受壓邊緣的距離，即：偏心受壓基礎(chǔ)采用試算法，其步驟如下：基礎(chǔ)高度確定 基礎(chǔ)高度是由構(gòu)造條件及基礎(chǔ)抗沖切條件確定的。 基礎(chǔ)高度首先應(yīng)滿足柱插入杯口深度和杯口基礎(chǔ)底面最小厚度的要求。當基礎(chǔ)高度不夠時，柱傳給基礎(chǔ)的荷載會使基礎(chǔ)發(fā)生大致成45方向的沖切錐體破壞。基礎(chǔ)沖切破壞示意圖 沖切驗算簡圖式中， bm沖切破